碘过量对成年大鼠海马胶质原纤维酸性蛋白影响的实验研究

1、碘过量对成年大鼠海马胶质原纤维酸性蛋白影响的实验研究     作者：胡志梅， 梁玉， 刘皓， 陈祖培【关键词】  碘过量；,GFAP；,海,马摘要：目的：研究碘过量对Wistar成年大鼠海马星形胶质细胞的影响。方法：断乳一个月Wistar大鼠，雌雄各半，随机分为3组：适碘组（NI）， 10倍碘组（10HI）和50倍碘组（50HI）。给予不同浓度碘酸钾水喂养6个月后，处死取大脑，应用免疫组织化学技术观察海马CA3区星形胶质细胞，并对胶质原纤维酸性蛋白GFAP反应阳性细胞进行形态计量学分析。结果：各碘过量组海马GFAP阳性细胞的Vv， N

2、A和细胞质的平均灰度值与NI组比较均无明显差异（P>0.05）。结论：碘过量不会造成Wistar成年大鼠海马神经元的明显损伤，其星形胶质细胞无明显改变。关键词：  碘过量；  GFAP；  海 马Research on the Effects of Iodine Excess on the Activity of GFAP in Hippocampus of RatsAbstract： Objective： To study the effects of iodine excess on astrocytes of hippocampus in Wistar

3、 rat. Method： Wistar rats at the age of two month，half male and half female, were divided into three groups randomly: normal iodine group (NI group), 10 and 50 folds of normal iodine intake group (10HI and 50HI groups). After fed with different concentration iodine diet for 24 weeks, the morphology

4、change of the hippocampal astrocytes in Wistar rats were observed. The expression of GFAP were examined by immunohistochemistry, and volume density (Vv), numerical density on area (NA) and the mean of grey scale were measured. Result： Compared with NI group, the Vv, NA and the mean of grey scale of

5、astrocytes in 10HI and 50HI  groups are of no statistical difference(P>0.05). Conclusion： Iodine excess can not injure the hippocampal neurons in rats. Key words：  Iodine excess;  GFAP;  Hippocampus    星形胶质细胞（Astrocyte，AS）分泌胶质原纤维酸性蛋白(glial fibrillary acidic prot

6、ein,GFAP)是中枢神经系统对各种损伤因子造成损伤的修复反应1。缺氧、中毒等原因均能引起脑组织的损伤而导致星形胶质细胞增生，表现为GFAP免疫组化染色呈阳性结果。碘过量会在神经元发育的临界期影响神经元的发育，使仔鼠海马神经元的发育落后2。而碘过量是否会引起成鼠海马神经元的损伤还不确定。本实验选择成年大鼠作为实验动物，应用免疫组织化学方法检测碘过量时大鼠海马AS的变化，探讨碘过量是否会导致星形胶质细胞的改变。1  材料与方法1.1  实验动物与分组：选用断乳后一个月，体重在120140g的Wistar大鼠（购自北京维利通华实验技术有限公司，属SPF/VAF级动物），雌雄各

7、半，随机分为4组：适碘组（NI）；10倍碘组（10HI）；50倍碘组（50HI）。3组动物饲以正常鼠料，（由北京科澳饲料有限公司提供，平均碘含量300mg/kg）； NI组饮用自来水， 10HI、50HI组大鼠分别饮用含不同浓度的碘酸钾的自来水，其饮水中碘含量（以I-计）分别为1845mg/L，10045mg/L。大鼠每日碘摄入量估计如下：大鼠每日进食20g,进水30ml，天津市自来水的碘含量为5mg/L，各组动物每日摄碘量估计为： 6.15mg/L(NI)， 61.5mg/L(10HI)，307.5mg/L(50HI)。1.2  实验指标和实验方法1.2.1  全脑重量：

8、以上三组动物喂养6个月后，股动脉放血处死动物，称体重后完整取出，冷盐水清洗，滤纸拭干，1/1000分析天平称重，并计算脑组织相对重量。将脑组织浸入中性甲醛溶液中固定。1.2.2  组织切片与染色：取出固定液中的大脑，在其蚓部正中矢状切开，取右侧（部分左侧）大脑石蜡包埋。距端脑（嗅脑）9mm处开始作冠状连续切片，厚度5mm，每隔5张取一张，每只动物7张，一张贴于涂有蛋白甘油的载玻片，作焦油紫染色，6张贴于涂有多聚赖氨酸的载玻片，作GFAP免疫组化染色，阴性对照以0.01MPBS代替一抗，光镜下观察海马CA3区神经胶质细胞的形态结构。1.2.3  试剂：PAP法：一抗为兔抗人G

9、FAP抗体（稀释度为1:75，可用于大鼠）；二抗为生物素标记的羊抗兔IgG；PAP复合物为高敏过氧化物酶复合物；DAB显色。以上试剂均由北京中山生物技术有限公司提供。免疫组化染色方法按试剂盒说明操作。1.2.4  形态计量学分析：参考大鼠大脑断层图谱定位海马CA3区，应用Motic公司生产的内置数码显微镜拍摄油镜下海马CA3区神经胶质细胞图像，每张切片随机选择6个视野，每只大鼠计量6张切片，以Motic公司提供的Motic Images Advanced 3.1版图像处理软件进行形态计量学分析，计算GFAP阳性细胞的体积密度(Vv)，面数密度(NA)和细胞质的平均灰度值。 论文网在线

10、1.2.5  测血清甲状腺激素含量。1.3  统计学方法：测量数据以均数±标准差（±s ）表示，采用SPSS10.0统计学软件包进行数据分析，多个均数之间的两两比较采用单因素方差分析，F检验，进一步两两比较采用S-N-K-q检验。2  结果2.1  大鼠脑绝对重量和相对重量，见表1。经方差分析发    现，各组大鼠体重、脑相对重量及甲状腺相对重量比较均无明显差异。表1  大鼠脑绝对、相对重量及甲状腺相对重量（略）2.2  形态学观察2.2.1  焦油紫染色光镜观察：

11、NI组海马CA3区神经元周围可见星形胶质细胞的核，圆或椭圆形，染色浅，核仁明显。各高碘组镜下形态与NI组相近。图1  NI组100×10 （略）2.2.2  免疫组织化学染色及形态计量学分析结果：经GFAP免疫组织化学染色后，可见星形胶质细胞的全貌，包括胞体及突起。GFAP免疫反应阳性物质分布于星形胶质细胞的胞浆中，胞核均无阳性着色。胞质内反应程度不同，反应较强者呈棕褐色，反映较弱者呈浅棕色。阴性对照不着色。三组大鼠海马CA3区星形胶质细胞阳性显色强弱不同。图2  10HI组100×10（略）海马CA3区GFAP阳性细胞的体积密度(Vv)、面数

12、密度(NA)和细胞质的平均灰度值见表2。经方差分析，各碘过量组海马GFAP阳性细胞的Vv， NA和细胞质的平均灰度值与NI组比较均无明显差异（P>0.05）。图3  50HI组100×10（略）表2  GFAP阳性神经元体积密度(Vv)、面数密度(NA)和细胞质的平均灰度值（略）2.3  血清甲状腺激素测定结果，见表3。经方差分析， 10HI、50 HI组血清甲状腺激素低于NI组，差别有显著性意义（P<0.05）。表3  大鼠血清甲状腺激素(T3T4)含量（略）注： *P<0.05与NI组比较有差异3  讨论碘是甲状

13、腺激素（TH）合成的重要原料，并且影响甲状腺激素合成与分泌的若干中间环节。碘缺乏或碘过量都会引起机体甲状腺激素水平的改变。机体摄入过量的碘时，甲状腺会呈现较强的自我保护和代偿能力，使其自身的含碘量维持在一个相对稳定的水平。甲状腺对高碘摄入的重要自我保护作用之一是减少对碘的摄取，以维持正常的甲状腺功能3。本实验各碘过量组大鼠的甲状腺重量无明显改变，而10HI、50HI组大鼠的血清总T3、T4水平低于NI组。房辉等4实验结果也表明，高碘Wistar大鼠在24周时甲状腺重量无明显增大，仍没有形成胶质性甲肿，仅表现部分区域滤泡腔变小，上皮细胞增生肥大。可以推测，T3、T4水平的降低是由于高碘抑制了Wi

14、star大鼠甲状腺激素的合成所致4。甲状腺激素是调节脑发育的一种重要激素，它在中枢神经系统的分化、发育及各种功能的形成过程中起关键的作用，其中T3是脑发育的主要调控因子。T3可诱导神经干细胞（NSC）分化为神经元、少突和星形胶质细胞5。甲状腺激素可影响脑的形态发生6，如神经细胞的增殖和分化、神经元的移行、神经突起的分支、轴突的延伸、髓鞘化和突触形成等。郭艺河7等实验表明机体内高碘环境并不影响大鼠神经系统的正常发育。本实验中10HI、50HI组大鼠的血清总T3、T4水平低于NI组，而各碘过量组大鼠的血清游离T3、T4水平无明显改变，即发挥作用的甲状腺激素水平无变化，因此不会造成成年大鼠神经系统的

15、损伤。    星形胶质细胞（AS）的活化又称为反应性星形胶质化，是中枢神经系统对各种损伤因子造成损伤的修复反应。GFAP是星形胶质细胞浆中810nm的中间丝，分子量为50kD，是构成胶质细胞的重要骨架成分，常常出现在核周和胞浆中8。GFAP的大量表达是AS活化的一个重要特征1。研究发现大鼠脑损伤后6h就有GFAPmRNA的表达，57d达到高峰，以后逐渐回落，可持续2w以上9。活化的AS能分泌包括神经营养因子在内的大量活性物质10；同时活化的AS具有异质性即在形态结构、生理功能、胞质活性物质、对创伤的反应等方面存在明显的差异性11，提示它存在复杂广泛的作用。本实验用

16、不同浓度的含碘酸钾的水喂养Wistar大鼠六个月，通过对海马CA3区GFAP阳性细胞的比较分析，结果表明，与NI组比较，各碘过量组海马星形胶质细胞体积密度(Vv)、面数密度(NA) 和细胞质的平均灰度值均无明显改变。由此可见碘过量对成年大鼠业已发育成熟的大脑不会产生明显的损伤，星形胶质细胞未出现明显的增生修复反应。总之，大鼠对碘过量的耐受能力较强，对发育成熟的脑组织，碘过量不会引起明显的形态学改变。但是当机体长期处于碘过量的状态且碘摄入量大于生理需要量的50倍以上时，会导致甲状腺的功能低下，血清甲状腺激素（T3、T4）减少，使神经元代谢水平降低，而神经元形态不会发生明显的改变，因而不会影响星形

17、胶质细胞GFAP的表达。过高浓度的碘会对海马神经元和神经胶质细胞的代谢、功能造成何种影响，以及造成影响的机理还有待进一步实验研究。参考文献：1  夏斌，姚裕家，陈大鹏.新生鼠实验性缺血缺氧性脑损伤时大脑皮质NSE和GFAP的变化.西安交通大学学报（医学版）,2004,25(5):443-445.2  孙素菊,尹桂山,冯忠军.过量碘对仔鼠烯醇化酶活性影响.中国预防医学杂志,2000,34(1):39-40. 3  叶振坤,罗玉玉,项建梅,等.碘酸钾和碘化钾对大鼠缺碘性甲状腺肿治疗效果的实验研究J.天津医科大学学报,2003,9(3):307-310.4  房辉,陈贯一,王素莉. 碘缺乏与碘过多大鼠甲状腺定量形态学研究J.中国地方病学杂志,2000,3(19):161-163. 论文网在线5  陈祖培.必需微量元素过量（碘过量）对健康影响的研究J.中国地方病学杂志,2004,23（4）：378-379.6  吕立夏,杨翠香,徐磊,等.甲状腺素对仔鼠脑NAPOR基因表达的影响J.中国地方病学杂志,2005,24(1):36-37. 7  郭艺河,陈雪娴,刘祥林.高碘性大、小鼠的大脑形态学观察J.中